CN107426125A

CN107426125A - 基于快速电流的包络检测器

Info

Publication number: CN107426125A
Application number: CN201710351053.1A
Authority: CN
Inventors: S·玛克赫吉; A·N·巴特
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2017-05-18
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2037-05-18
Also published as: US10627430B2; CN107426125B; US20170343589A1

Abstract

本申请公开了一种基于降级反馈的包络检测器600，其包括：例如，输入整流器610，其用于对接收的调制输入信号(V_RFinp和V_RFinm)进行整流；以及放大器630，其用于在输入节点(例如，632的栅极)处接收已整流的调制输入信号。放大器630将已整流的调制输入信号与参考信号(V_ref)进行比较，在输入节点处对已整流的调制输入信号进行滤波，并且响应于已整流的调制输入信号的比较和滤波而生成包络检测信号(ENVELOPE DETECTION SIGNAL)。在一个实施例中，独立于放大器630的带宽确定放大器630的增益。

Description

基于快速电流的包络检测器

背景技术

电子电路的许多应用包括集成电路，其使用接地电压不同于其他集成电路的接地电压的电源来操作。当接地电压不同时，使用各种类型的通信耦合器来许可信息耦合同时维持直流(DC)电隔离。通信耦合器包括各种类型的耦合器，诸如光耦合器和数字隔离器(其中越来越频繁地选择电容式和感应式数字隔离器而不选择光隔离器)。通常使用基于载波的调制方案(诸如“通断键控”(OOK))来实现通过数字隔离器耦合的两个隔离侧之间的通信。在此类系统中，射频(RF)检测器通常具有高静态电流消耗，这通常导致高系统功耗。然而，由于越来越大的数据速率以及伴随的用于给高速通信耦合器供电的电流的增加，此类电路通常不适用于许多电池供电的高速应用。

发明内容

以上提及的问题可以在基于降级(reduced-stage)反馈的包络检测器中得到解决，所述包络检测器包括例如用于对接收的调制输入信号进行整流的输入整流器以及用于在输入节点处接收已整流的调制输入信号的放大器。放大器将已整流的调制输入信号与参考信号进行比较，在输入节点处对已整流的调制输入信号进行滤波，并且响应于已整流的调制输入信号的比较和滤波而生成包络检测信号。在一个实施例中，独立于放大器的带宽确定放大器的增益。

应理解，提交此发明内容不应用来解释或限制所附权利要求书的范围或含义。另外，发明内容并非意图确认所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也非意图用作确定所要求保护的主题的范围的辅助。

附图说明

图1示出根据本公开的某些实施例的说明性计算系统100。

图2是一个示例数字隔离器系统200的框图。

图3是常规功率检测器的示意图。

图4是常规RF包络检测器架构的示意图。

图5是示出图4的基于两级反馈的包络检测器的仿真结果的波形图。

图6是根据本公开的实施例的基于单级反馈的包络检测器的示意图。

图7是示出根据本公开的实施例的图6的基于单级反馈的包络检测器的仿真结果的波形图。

图8示出根据本公开的实施例的基于单级反馈的包络检测器的数学模型和块级图。

图9是根据本公开的实施例的一个示例数字隔离器系统的框图。

图10是根据本公开的实施例的另一个示例数字隔离器系统的框图。

具体实施方式

以下论述涉及本发明的各种实施例。虽然这些实施例中的一个或更多个可能是优选的，但所公开的实施例不应解释为或以其他方式用于限制本公开的范围，包括权利要求书的范围。此外，本领域技术人员将理解，以下描述具有广泛的应用，并且任何实施例的论述仅意指所述实施例的示例，并且不意图暗示包括权利要求书的本公开的范围限于所述实施例。

某些术语贯穿以下描述和权利要求书使用以指代特定系统部件。如本领域技术人员将理解的，各种名称可以用于指代部件或系统。因此，本文中不必在名称而非功能不同的部件之间进行区分。此外，系统可以是另一个系统的子系统。在以下论述中并且在权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放形式使用，并且因此应解释为表示“包括(但不限于……)”。此外，术语“耦合到”或“与……耦合”(等)旨在描述间接或直接的电连接。因此，如果第一装置耦合到第二装置，该连接可以通过直接电连接或通过经由其他装置和连接进行的间接电连接来进行。术语“部分”可以表示整个部分或小于整个部分的部分。术语“输入”可以表示PMOS(正型金属氧化物半导体)或NMOS(负型金属氧化物半导体)晶体管的源极或漏极(或甚至控制输入，诸如上下文指示的栅极)。术语“模式”可以表示用于实现目的的特定架构、配置(包括以电子方式配置的配置)、布置、应用等。术语“处理器”可以表示用于处理的电路、用于执行将处理器转换成专用机器的编程指令的状态机等、用于处理的电路资源以及它们的组合。术语“射频”可以表示可通过无线介质以电磁方式发射和接收的任何频率。

图1示出根据本公开的某些实施例的一个说明性计算系统100。例如，计算系统100是电子系统129或并入电子系统129中，所述电子系统129诸如计算机、电子控制“盒”或显示器、通信设备(包括发射器)或被布置以生成电信号的任何其他类型的电子系统。

在一些实施例中，计算系统100包括兆单元或片上系统(SoC)，其包括诸如CPU 112(中央处理单元)的控制逻辑、存储装置114(例如，随机存取存储器(RAM))和电源110。例如，CPU 112可以是例如CISC型(复杂指令集计算机)CPU、RISC型(精简指令集计算机)CPU、MCU型(微控制器单元)CPU或数字信号处理器(DSP)。存储装置114(其可以是存储器，诸如处理器上的高速缓存、处理器外的高速缓存、RAM、闪存或磁盘存储器)存储用于一个或更多个软件应用130(例如，嵌入式应用)的指令，所述指令在由CPU 112执行时执行与计算系统100相关联的任何合适功能。

CPU 112包括存储从存储装置114频繁访问的信息的存储器和逻辑电路。用户通常使用UI(用户接口)116来控制计算系统100，该用户接口116在软件应用130的执行期间向用户提供输出并且接收来自用户的输入。使用显示器118、指示灯、扬声器、振动等来提供输出。使用音频和/或视频输入(使用例如语音或图像识别)以及诸如键盘、开关、接近检测器(包括传感器)、陀螺仪、加速度计等的电气和/或机械装置来接收输入。CPU 112耦合到I/O(输入-输出)端口128，其提供可操作以从联网装置131接收输入(和/或向其提供输出)的接口。联网装置131可以包括能够与计算系统100进行点对点通信和/或联网通信的任何装置。计算系统100还可以耦合到外围装置和/或计算装置，包括有形的非暂时性介质(诸如闪存)和/或有线或无线的介质。这些和其他输入和输出装置通过使用无线或有线连接的外部装置选择性地耦合到计算系统100。存储装置114可以由例如联网装置131访问。

CPU 112耦合到I/O(输入-输出)端口128，其提供可操作以从外围装置和/或计算装置131接收输入(和/或向其提供输出)的接口，所述外围装置和/或计算装置131包括有形(例如“非暂时性”)介质(诸如闪存)和/或有线或无线介质(诸如联合测试行动组(JTAG)接口)。这些和其他输入和输出装置通过使用无线或有线连接的外部装置选择性地耦合到计算系统100。CPU112、存储装置114和电源110可以耦合到外部电源(未示出)或耦合到本地电源(诸如电池、太阳能电池、交流发电机、感应场、燃料电池、充电电容器等)。

计算系统100包括用于阻止所接收(例如，信息)信号的直流的通信耦合器138。如下所述，通信耦合器138通常包括用于将具有高频载波信号的突发传输转换成数字量的包络检测器140。在一个实施例中，通信耦合器138将突发传输从初级(例如，电容地或感应地)耦合到次级，其中由于耦合效率低下，通常在次级中遇到所接收信号中的功率(例如，电压)损耗。包络检测器140用于确定次级中的所接收信号的包络，使得向外围装置和/或计算装置131输出提供信息，所述外围装置和/或计算装置131包括有形(例如“非暂时性”)介质(诸如闪存)和/或有线或无线介质(诸如联合测试行动组(JTAG)接口)。这些和其他输入和输出装置通过使用无线或有线连接的外部装置选择性地耦合到计算系统100。CPU 112、存储装置114和电源110可以耦合到外部电源(未示出)或耦合到本地电源(诸如电池、太阳能电池、交流发电机、感应场、燃料电池、充电电容器等)。

计算系统100包括用于阻止所接收(例如，信息)信号的直流的通信耦合器138。通信耦合器138包括可操作以在仍消耗较少量功率的情况下实现更高数据速率的包络检测器140。如以下参考图9所讨论的，可以根据由包络检测信号提供的指示来提取和检测由所接收信号载运的信息。

图2是一个示例数字隔离器系统200的框图。数字隔离器系统200包括计算装置210和计算装置290。在操作中，计算装置210被布置以传输将由计算装置290接收的数字信息。

计算装置210可操作以将数字信息发送到发射器220。发射器220根据所接收的数字信息调制RF载波，并且作为响应，通过发射天线230来发射调制数据(例如，经由调制的载波信号)。

经由发射天线230发射的调制数据通过电磁辐射来传播。接收天线240可操作以接收对应的调制信号。在接收天线240处的所接收传播信号的功率电平基本上衰减到用于生成电磁场的信号的功率电平(例如，在发射天线230处)以下。放大器250被布置以放大所接收的传播信号以用于进一步处理(例如，通过下游部件260、270和280)。

整流器和峰值检测器260可操作以将交流(AC)放大的所接收传播信号转换成直流(DC)隔离信号。施密特触发器270可操作以将DC隔离信号从模拟值转换成数字值。延迟锁存缓冲器280可操作以使数字信号“去尖峰(deglitch)”(例如，滤除错误的转变)，其中信号中的转变超过对于从计算装置210接收的数字信息所预期的比特率。延迟锁存缓冲器280可操作以将已滤波的数字隔离信号作为信号“输出数据”来传输，使得计算装置290耦合到由计算装置210传输的数字信息。

图3是常规功率检测器的示意图。功率检测器310包括AC耦合到晶体管Q₁和Q₂的栅极的差分RF信号输入。晶体管Q₁和Q₂被偏置(例如，处于截止状态)，使得减小的DC电流流经晶体管Q₁和Q₂，其中当存在输入信号时，减小的DC电流小于Q₁和Q₂两者的平均电流。当不存在输入信号时，晶体管Q₁和Q₂被偏置在亚阈值(subthreshold)区中，并且当存在大信号输入时在平方律(square law)区中操作，使得不能忽视泰勒级数的较高阶项。当Q1或Q2的输入RF信号为正时，电流根据晶体管的V-I特性流经相应的晶体管。当输入信号为负时，由于足够大的输入信号电压，假设相应晶体管截止，使得假定零电流流经相应的晶体管。

因此，当施加大信号差分正弦RF电压输入时，通过Q₁和Q₂的组合电流是全波整流信号。通过530欧姆的电阻器和3pF的电容器的并联组合，对由Q₁和Q₂承载的组合电流进行低通滤波。低通RC滤波器的带宽确定可以根据给定的占空比要求检测的RF输入信号的最大数据速率。

使用类似的设计特点(例如，相对于晶体管Q₁和Q₂)来形成晶体管Q₃和Q₄，并且晶体管Q₃和Q₄耦合到公共偏置电压以生成参考DC输出电压。参考DC电压和输出电压(V_out)提供差分输出，使得当不存在(例如，AC)输入信号时，差分电压输出为0V(零伏特)。

4K欧姆的负载电阻器在组合下一级的输入电容时形成第一阶10MHz低通滤波器，使得滤除输出信号中的不期望的谐波。滤波器320是示出负载电阻器与下一级的电容的组合的第一阶滤波器的示意图。滤波器320根据以下进行操作：

其中V_o是V_out，I是电流I_b，R是负载电阻器，C是下一级的输入电容，并且s是拉普拉斯变换复变量。

图4是常规RF包络检测器架构400的示意图。例如，基于两级反馈的包络检测器490包括单端输入半波整流器和两级反馈滤波器(其中在图4的上半部分中大致示出单端输入半波整流器和两级反馈滤波器)。单端输入半波整流器的晶体管460被偏置在亚阈值区中，并且可操作以将单端输入电压转换成半波整流电流。晶体管470和运算放大器480(它们一起用作滤波器450)以反馈布置耦合，使得对半波整流电流进行低通滤波。

在操作中，单端输入包络检测器490的电流源462耦合到晶体管460的漏极以用于偏置晶体管460。输入RF电压由晶体管460转换成如上所提及的半波整流电流。通过包括晶体管470和运算放大器480的反馈滤波器的操作，将在晶体管460的漏极节点处的电压保持为参考电压(V_ref)电平。晶体管460的漏极电压耦合到运算放大器480的非反相输入。运算放大器480将输入漏极电压与参考电压(V_ref)进行比较，并且作为响应生成RF包络信号(V_outdet)，该RF包络信号耦合到晶体管470的栅极。滤波器450(其包括运算放大器480和晶体管470)滤除半波整流电流中的谐波并且输出RF包络信号(V_outdet)。半波整流电流的低频部分由晶体管470(在滤波之后)提供，以便将晶体管460的漏极节点保持在参考电压V_ref。在反馈晶体管470的栅极与运算放大器480的输出之间耦合的补偿电容器C_c2为操作的稳定性提供补偿电容。

差分输入包络检测器440包括：输入级410(包括晶体管412和414)、反馈晶体管(包括晶体管420)以及差分放大器输出级430(包括电流源404、PMOS晶体管432和434以及NMOS晶体管436和438)。反馈晶体管420和运算放大器480以反馈布置耦合，使得对半波整流电流进行低通滤波。

在操作中，差分输入包络检测器440(其包括部件410、420和430)类似于单端输入包络检测器。晶体管412和414被偏置在亚阈值区中，并且可操作以将单端输入电压转换成半波整流电流。

单端输入包络检测器的(例如，理想化)运算放大器480被实现为基于晶体管的差分放大器430。差分放大器430将晶体管412和414的漏极电压与参考电压(V_ref)进行比较，以便在晶体管434和438的漏极(例如，其共同的节点)处生成输出包络检测信号(V_outdet)。晶体管420与差分放大器430一起完成滤波器的反馈环路。由差分输入包络检测器的两级反馈滤波器汲取(draw)的DC(电流)约为600微安。

在反馈晶体管420的栅极处需要电容C_c1以用于补偿2级反馈结构。电容C_c1是1pF的补偿电容器，其占用相对大量的布局空间。以下参考图5描述基于两级反馈的包络检测器440(用于差分输入包络检测器)的仿真结果。在下面讨论的仿真中，1pF用于在235MHz的带宽上实现45度相位裕度。

图5是示出图4的基于两级反馈的包络检测器的仿真结果的波形图。波形图500包括波形510、520和530。波形510是两级包络检测器440或490的(例如，其中的任一个)的输出信号的相位裕度(例如，环路增益)量。510的波形的特征在于在1MHz的频率处的约175度的相移。在约238MHz的单位增益带宽处，波形510具有约49.4度的值。

波形520是如以上参照图4所讨论的包络检测信号。波形520的特征在于在1MHz的频率处的约31dB(分贝)的幅值(例如，环路增益)。在约238MHz的单位增益带宽处，波形520具有约0dB的值。

波形530是参考值，并且示出在所示频率范围内的约0dB的幅值(例如，环路增益)。在约238MHz的单位增益带宽频率502处，波形530(例如，0dB)与波形520相交。

图6是根据本公开的实施例的基于单级反馈的包络检测器的示意图。基于单级反馈的包络检测器600包括例如全波整流器输入级610(包括晶体管612和614)以及基于单级反馈的输出级(包括PMOS晶体管632和634和NMOS晶体管636和638)。差分放大器级630可操作以接收来自全波整流器输入级610的已整流的输入信号(例如，经由晶体管632的栅极，使得作为响应来控制通过其中的电流)，以便将晶体管632的输入漏极电压与参考电压(V_ref)进行比较，以在晶体管634和638的漏极之间生成包络检测信号(V_outdet)，并且对已整流的输入信号进行滤波(例如，经由晶体管632的漏极)。

在操作中，差分输入包络检测器600的电流源602耦合到输入级610的晶体管612和614的漏极。610的输入级可操作以将RF输入信号电压(通过偏置在亚阈值电平的晶体管612和614的操作)整流为全波整流输出电流。所得的全波整流电流被供应到(sourced into)基于单级反馈的滤波器630中，使得基于单级反馈的放大器/滤波器630从输入级610接收已整流的电流。

漏极电压(例如，晶体管612和614的漏极电压)耦合到差分放大器级630的左侧输入的晶体管632的栅极和漏极，使得晶体管632是二极管耦合(例如，二极管连接)的晶体管。晶体管634的栅极耦合到参考电压(V_ref)。电流源604耦合到晶体管632和634两者的源极，使得由电流源604供应的总电流根据相应的栅极电压在晶体管632和634之间进行划分。晶体管634的漏极(例如，在此处生成输出电压V_outdet的漏极)耦合到包括晶体管638和636的电流镜，使得由晶体管638选通(gate)的电流(以及由晶体管634选通的电流)产生用于控制晶体管636的栅极的电压。电流镜可操作以响应于在晶体管634的漏极处产生的电压，来控制从晶体管632和晶体管634接收的相应电流。输出电压V_outdet是包络检测信号，其在晶体管634的漏极处生成和输出并且是基于单级反馈的滤波器630的低频节点。为了将在晶体管612和614的漏极处的电压维持(例如，通过驱动)到V_ref，根据基于单级反馈的滤波器630的低通滤波，由晶体管632提供通过RF输入信号提供到晶体管612和614的全波整流电流的低频部分。

所公开的包络检测器600的基于单级反馈的滤波器消耗约200微安的电流(例如，与以上讨论的基于两级反馈的包络检测器400架构的600微安相比)。

如本文所公开的，基于单级反馈的滤波器600包括在栅极/漏极耦合处的低频节点(例如，连接节点和/或反馈节点)，其中低频节点被反馈到输入级，使得通过单级对输入RF信号进行低通滤波(例如，在反馈节点处)。此外，因为通过基于单级反馈的滤波器600的单级反馈结构来实现稳定性，所以对于反馈电路初始化和稳定不需要补偿电容器。单级反馈结构节省了布局空间和成本，并且还提高了UGB(单位增益乘积，unity gain product)。以下参考图7描述基于单级反馈的包络检测器600的仿真结果。以下参考图8描述包络检测器600的数学模型和块级图。

图7是示出图6的基于单级反馈的包络检测器的仿真结果的波形图。波形图700包括波形710、720和730。波形710是两级包络检测器600的输出信号的相位裕度(例如，环路增益)量。710的波形的特征在于在1MHz的频率处的约175度的相移。在约461MHz的单位增益带宽处，波形710具有约81.7度的值。

波形720是如以上参照图6所讨论的包络检测信号。波形720的特征在于在1MHz的频率处的约25dB的幅值(例如，环路增益量)。在约461MHz的单位增益带宽处，波形720具有约0dB的值。

波形730是参考值，并且示出在所示频率范围内的约0dB的幅值(例如，环路增益)。在约461MHz的单位增益带宽频率702处，波形730(例如，0dB)与波形720相交。

图8示出根据本公开的实施例的基于单级反馈的包络检测器的数学模型和块级图。包络检测器810是包络检测器600(以上参考图6所讨论的)的理想表示。包络检测器810包括全波整流器812和滤波器814。全波整流器812在功能上类似于所公开的两级包络检测器600的输入级610。

例如，晶体管612和614被偏置在亚阈值区中并且用作全波整流器。当输入电压摆幅足够大时，可以假设晶体管的平方律操作(例如，其中输入电压具有足够大的电压，使得泰勒级数的较高阶项可忽略地影响电路操作)。全波整流器812根据以下进行操作：

I＝k₁V_i ²；V_i＞0

I＝0；V_i＜0 (2)

其中I是输入级的输出电流，V_i是大信号输入电压，并且k₁是来自晶体管I-V特性的系数。

滤波器814在功能上类似于所公开的基于单级反馈的包络检测器600的差分放大器级630。滤波器814根据以下进行操作：

其中V_O是输出电压，k₂是滤波器的DC输入电流与输出电压增益，并且p是表示滤波器带宽的3dB极点。

包络检测器820在功能上类似于公开的包络检测器600。然而，输出电流源I代替全波整流器610，并且nMOS输入差分放大器(由公开的晶体管M₁、M₂、M₃和M₄的布置形成)代替pMOS输入差分放大器630。包络检测器820的电容C表示在晶体管M₃和M₁的漏极处的输入节点V处的等效寄生电容。

在操作中，包含包络信号和RF输入信号的较高阶谐波的全波整流电流流到实施为基于单级反馈的放大器的滤波器中。由电流源I供应的全波整流电流的较高阶谐波被(例如，寄生)电容C阻碍，这导致所表示的RF信号包络的低频部分流到滤波器中(例如，根据由差分放大器的二极管耦合晶体管输入所提供的电流)。理想情况下，对应电流的一半(I_f/2)流经M₃，并且剩余的一半耦合通过M₁。常规滤波器通常包括输入晶体管的(例如，左手侧)漏极节点处的滤波器的输出节点，其中例如寄生电容器通常允许当从其得到输出时(例如，作为常规滤波器的输出节点的左手侧漏极节点)，在输入晶体管的漏极节点上产生更高频率的RF分量。在所公开的包络检测器820的滤波器的M₃的(例如，左手侧)漏极处的电压V由于电容C而响应于全波整流电流的较高阶谐波。如本文所公开的，(例如，右手侧)输出V_O是RF信号包络的低频滤波指示(例如，版本(version))。

为了说明所公开的基于单级反馈的包络检测器的数学关系的推导，公开包络检测器830作为包络检测器820的理想表示。包络检测器820的NMOS输入差分放大器被理想化为包络检测器830的跨导块G_m，其中包络检测器的跨导块G_m根据输出电导g_ds进行操作。在反馈节点处产生的电压V(其中跨导块G_m响应于流到滤波器(例如，实施为跨导块G_m)中的全波整流电流(例如，由电流源I输入的)而操作)为：

其中G_m12是晶体管M1和M2的跨导(例如，其中G_m1＝G_m2＝G_m12)，g_dsnp是晶体管M₁和M₃的小(例如，相对于到整流器的相对较大的信号输入电压)信号输出电导的和，并且C是输入寄生电容。因此，反馈节点传导已整流的调制输入信号。

以类似于包络检测器820的方式，由电流源I提供的全波整流电流的RF信号包络的低频部分流经反馈节点(使得反馈节点传导已整流的调制输入信号)到跨导G_m中。跨导G_m在这里例如是M₁或M₂的跨导(其中通常使用相同的设计参数来形成M₁或M₂)。因此，电流I_f/2可以被表达为：

等式(5)可以依据输出电压V_o表达为：

其中G_m34是晶体管M₃和M₄的组合跨导。

为了根据以上公开的公式更充分地理解所公开的基于单级反馈的包络检测器的通用操作，现在论述常规RF包络检测器的限制。例如，全波整流电流到输出包络检测电压关系由等式(1)表达。对于输出节点的给定寄生电容C(其中电容包括下一级的输入和同一级的输出并且分布在该输入和输出之间)，检测信号的增益V/I与R成正比。然而，常规电路的带宽(其确定包络可由包括检测器处理的最大数据速率)与R成反比。因此，常规技术不适于在任意高的数据速率和任意较高的增益下操作。

相比之下，所公开的等式(6)指示输入整流电流到输出包络检测电压增益由G_m34确定，并且还指示给定寄生电容的电路带宽由G_m12确定。因此，所公开的包络检测器840的带宽和增益由两个单独(并且在功能上独立的)参数G_m12和G_m34控制。根据所公开的等式，可以通过单独控制G_m12和G_m34来任意地增加所公开的包络检测器的带宽和增益。

因此，所公开的包络检测器(例如，820)将在常规包络检测器中使用的两个放大级“合并(merge)”到所公开的单放大器包络检测器中而不损害功能。所公开的单放大器包络检测器的输出是基于单级反馈的滤波器的(例如，非传统的)低频节点(例如，晶体管634的漏极)。与滤波器的常规输出节点相比，使用低频节点生成“干净(clean)”的低频RF包络信号。

常规包络检测器400(以上参考图4讨论的)包括基于两级反馈的滤波器。因为包络检测器400的滤波器在434的漏极和420的漏极处包括两个高阻抗输出节点，所以在较高带宽下操作时，需要相对大量的电流来适当地驱动放大器。相比之下，所公开的基于单级反馈的放大器包括单个高阻抗节点。因此，所公开的基于单级反馈的包络检测器(例如，600)在较高带宽下操作时需要相对较少量的电流(例如，参见图7)。因为基于单级反馈的结构，所公开的基于单级反馈的包络检测器的放大器不需要补偿(否则其将需要占用布局面积的补偿电容器)。如图7所示，所公开的基于单级反馈的包络检测器的放大器实现81度的相位裕度和460MHz的带宽。

根据以下图9的描述，所公开的包络检测器820的减小的功率、增加的速度和减小的面积适用于许多RF应用，诸如高数据速率收发器、移动电话、高速雷达通信等。

图9是根据本公开的实施例的一个示例数字隔离器系统900的框图。数字隔离器系统900包括发送装置910和计算装置990。在操作中，计算装置910被布置以发射将由计算装置990接收的数字信息。例如，发送装置可以是用于唤醒计算装置990的远程控制。

计算装置910可操作以经由数字数据波形将数字信息发送到发射器920。发射器220根据(例如)输入数字数据波形来调制RF载波，并且通过发射天线930来发射调制的数据(例如，经由调制的载波信号)。

经由发射天线930发射的调制数据通过电磁辐射来传播。接收天线940可操作以接收所发射的电磁辐射的包括对应调制信号(尽管已衰减)的部分。在接收天线940处的所接收传播信号的功率电平基本上衰减到用于生成电磁场(例如，在发射天线930处)的信号的功率电平以下。放大器950被布置以放大对应的所接收调制波形以用于进一步处理(例如，通过下游部件960、970和980)。

根据所公开的基于级反馈的包络检测器(例如，射频包络检测器960)的较高数据速率，可以较高数字数据速率执行解调。

射频包络检测器960可操作以将交流(AC)放大器隔离信号转换成直流(DC)隔离信号。施密特触发器970可操作以将DC隔离信号从模拟值转换成数字值。延迟锁存缓冲器980可操作以使数字信号“去尖峰”(例如，滤除数字信号中错误的转变)，其中信号中的转变超过从计算装置910接收的数字信息所预期的比特率。延迟锁存缓冲器980可操作以将已滤波的数字隔离信号作为信号“输出数据”发射，使得计算装置990耦合到由计算装置910发射的数字信息。信号“数据输出”可操作以提供用于选通(例如，调制、打开或关闭、成形等)输入信号的射频部分的信息的指示。

图10是根据本公开的实施例的另一个示例数字隔离器系统1000的框图。数字隔离器系统1000包括期望对其进行接近检测(例如)的发送装置(其包括计算装置1010、发射器1020和发射天线1022)。在操作中，发送装置1010被布置以发射将由接近检测系统(其例如包括接收天线1032、放大器1030以及整流器和峰值检测器1040)接收的信号器信号。

计算装置1010可操作以(例如，编码以及)经由数字数据波形将信号器信号发送到发射器1020。发射器220根据(例如，编码的)信号器信号对RF载波进行调制，并且通过发射天线1030来发射调制的数据(例如，经由调制载波信号)。

经由发射天线1022发射的调制数据通过电磁辐射来传播。接收天线1032可操作以接收所发射的电磁辐射的包括对应调制的信号(尽管已衰减)的部分。在接收天线1032处的所接收传播信号的功率电平基本上衰减到用于生成电磁场(例如，在发射天线1030处)的信号的功率电平以下。放大器1030被布置以放大对应的所接收调制波形，以供整流器和峰值检测器1940进一步使用。

整流器和峰值检测器可操作以检测放大的所接收传播信号的峰值，使得可以对信号器信号(包括例如编码在用于识别发送装置的信号中的识别数据)进行检测和解码(例如当信息被编码在RF载波上时)。

以上描述的各种实施例仅通过举例说明的方式提供，而不应将其解释为限制所附权利要求。本领域技术人员将容易认识到，可在不按照本文中说明和描述的示例实施例和应用的情况下做出各种修改和改变，而不脱离所附权利要求的真实精神和范围。

Claims

1.一种电路，其包括：

输入整流器，其可操作以对接收的调制输入信号进行整流；

第一晶体管，其可操作以接收已整流的调制输入信号，并且可操作以将电流耦合到传导所述已整流的调制输入信号的反馈节点，使得所述已整流的调制输入信号在所述反馈节点处被滤波；以及

第二晶体管，其可操作以接收参考信号，以响应于所述参考信号来控制流经所述第一晶体管的电流量，并且响应于流经所述第一晶体管的所述电流量而生成包络检测信号。

2.根据权利要求1所述的电路，其中在所述第二晶体管的漏极处生成所述包络检测信号。

3.根据权利要求1所述的电路，其包括第三晶体管和第四晶体管，其中所述第三晶体管和所述第四晶体管被耦合作为电流镜，使得所述第三晶体管可操作以从所述第一晶体管接收电流，并且所述第四晶体管可操作以从所述第二晶体管接收电流。

4.根据权利要求3所述的电路，其中所述电流镜响应于所述第二晶体管的漏极电压。

5.根据权利要求1所述的电路，其包括第一电流源，所述第一电流源可操作以供应耦合在所述第一晶体管与所述第二晶体管之间的固定电流。

6.根据权利要求5所述的电路，其中所述第一电流源包括耦合到所述第一晶体管和所述第二晶体管的源极的输出节点，使得在所述第一晶体管与所述第二晶体管之间共享所述固定电流。

7.根据权利要求1所述的电路，其包括第一电流源，所述第一电流源可操作以供应在所述第一晶体管与所述第二晶体管之间共享的第一电流，并且包括电流镜，所述电流镜可操作以响应于在所述第二晶体管的漏极处产生的电压来控制从所述第一晶体管和所述第二晶体管接收的相应电流。

8.根据权利要求7所述的电路，其中所述反馈节点耦合到所述第一晶体管的栅极和漏极。

9.根据权利要求8所述的电路，其中所述输入整流器包括差分输入，所述差分输入可操作以接收所述接收的调制输入信号，其中所述差分输入包括第三晶体管和第四晶体管，并且其中所述反馈节点耦合到所述第三晶体管和所述第四晶体管的漏极。

10.根据权利要求11所述的电路，其包括第二电流源，所述第二电流源可操作以供应耦合到所述第三晶体管和所述第四晶体管的所述漏极的第二电流。

11.根据权利要求1所述的电路，其中所述输入整流器是全波整流器，所述全波整流器可操作以生成输出电流，所述输出电流响应于由所述第一晶体管生成的反馈信号而被滤波。

12.根据权利要求11所述的电路，其中所述接收的调制输入信号是响应于用于传输的信息而被调制的RF信号即射频信号，并且其中所述包络检测信号包括所述用于传输的信息的指示，通过所述指示对所述接收的调制输入信号进行调制。

13.一种系统，其包括：

输入整流器，其可操作以对接收的调制输入信号进行整流；以及

放大器，其可操作以在输入节点处接收已整流的调制输入信号，可操作以将所述已整流的调制输入信号与参考信号进行比较，可操作以在所述输入节点处对所述已整流的调制输入信号进行滤波，并且可操作以响应于所述已整流的调制输入信号的所述比较和所述滤波而生成包络检测信号。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述放大器包括第一晶体管和第二晶体管，其中所述第一晶体管是二极管耦合晶体管，所述二极管耦合晶体管可操作以接收所述已整流的调制输入信号并且可操作以将电流耦合到传导所述已整流的调制输入信号的反馈节点，并且其中所述第二晶体管可操作以接收参考信号，以响应于所述参考信号来控制流经所述第一晶体管的电流量并且响应于流经所述第一晶体管的所述电流量而生成所述包络检测信号。

15.根据权利要求14所述的系统，其中根据来确定所述放大器的带宽，其中I_f是由所述第一电流源提供的电流，G_m12是所述第一晶体管和电流镜的第一晶体管的组合跨导，I是由所述输入整流器提供到所述放大器的电流，g_dsnp是所述第一晶体管和所述第二晶体管的小信号输出电导的和，并且C是所述第一晶体管和所述第二晶体管的输入寄生电容。

16.根据权利要求15所述的系统，其中根据确定所述放大器的增益，其中V_O是所述包络检测信号的电压，并且G_m34是所述第二晶体管和所述电流镜的第二晶体管的组合跨导。

17.根据权利要求13所述的系统，其包括计算装置，其中所述计算装置可操作以响应于接收的调制输入信号而从静态模式唤醒到活动模式。

18.根据权利要求13所述的系统，其包括用于响应于用于传输输入信号的信息来选通射频信号的输出缓冲器，并且包括用于接收选通的射频信号作为所述输入信号的接收器。

19.一种方法，其包括：

对接收的调制输入信号进行整流；

在输入节点处接收已整流的调制输入信号；

将所述已整流的调制输入信号与参考信号进行比较；

在所述输入节点对所述已整流的调制输入信号进行滤波；以及

响应于所述已整流的调制输入信号的所述比较和所述滤波而生成包络检测信号。

20.根据权利要求19所述的方法，其包括将所述输入节点耦合到二极管耦合晶体管，使得所述二极管耦合晶体管可操作以响应于所述比较而将电流耦合到所述输入节点，以便对所述已整流的调制输入信号进行滤波。